RU2496909C1 - Термодиффузионное цинковое покрытие - Google Patents
Термодиффузионное цинковое покрытие Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496909C1 RU2496909C1 RU2012124384/02A RU2012124384A RU2496909C1 RU 2496909 C1 RU2496909 C1 RU 2496909C1 RU 2012124384/02 A RU2012124384/02 A RU 2012124384/02A RU 2012124384 A RU2012124384 A RU 2012124384A RU 2496909 C1 RU2496909 C1 RU 2496909C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zinc
- layer
- coating
- iron
- thermal diffusion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к защитным металлическим покрытиям. Термодиффузионное цинковое покрытие на поверхности стального изделия содержит последовательно расположенные железоцинковые слои альфа-, гамма- и дельта- фаз, причем на поверхности слоя дельта фазы покрытие содержит железоцинковый слой толщиной от 1 мкм до 20 мкм с орторомбической структурой и с содержанием железа 5-7 вес.%. Изобретение обеспечивает повышение коррозионной стойкости изделий. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области защитных металлических покрытий, а именно цинковых покрытий на поверхности стальных изделий, выполненных в порошковых смесях термодиффузионным методом, и может быть использовано в различных отраслях промышленности: строительстве, машиностроении, нефтедобывающей, судостроении и других отраслях.
В качестве наиболее близкого аналога заявленного покрытия заявителем принято термодиффузионное цинковое покрытие на поверхности стального изделия, содержащее последовательно расположенные слои альфа-, гамма- и дельта-фаз (см. Проскуркин Е. Защитные цинковые покрытия: сопоставительный анализ свойств, рациональные области применения. Оборудование, №3, 2005, с.67-75).
Альфа-фаза является переходной фазой от основного металла к слою покрытия с растворимостью в ней цинка до 4,5 вес.%.
Гамма-фаза находится непосредственно на поверхности покрываемого изделия и представляет собой тонкий (2-4 мкм) слой интерметаллического соединения с содержанием в нем железа до 28 вес.%.
Дельта-фаза также является слоем интерметаллического соединения с содержанием в нем железа от 7 до 11,5 вес.%. Структура дельта-фазы (на травленном шлифе) может иметь вид вытянутых (столбчатых) кристаллов.
Термодиффузионное цинковое покрытие имеет прочную (диффузионную) связь с металлом изделия вследствие диффузии цинка в металл. А постепенное изменение концентрации цинка по толщине покрытия обуславливает менее резкое изменение его свойств, что благоприятно влияет на механические, технологические и защитные свойства покрытия. Высокая твердость термодиффузионного цинкового покрытия обеспечивает им достаточно высокую износостойкость.
Однако коррозионная стойкость стальных изделий (даже с термодиффузионным цинковым покрытие), подвергшихся атмосферной коррозии, остается важной проблемой в различных отраслях промышленности: строительстве, машиностроении, нефтедобывающей, судостроении и других отраслях.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение коррозионной стойкости термодиффузионного цинкового покрытия и стальных изделий в целом за счет структурных изменений, происходящих в его поверхностном слое.
Поставленный технический результат изобретения достигается за счет того, что известное термодиффузионное цинковое покрытие на поверхности стального изделия, содержащее последовательно расположенные слои альфа-, гамма- и дельта-фаз, согласно изобретению, оно дополнительно содержит на поверхности слоя дельта-фазы железоцинковый слой толщиной от 1 мкм до 20 мкм с орторомбической структурой и с содержанием железа 5-7 вес.%.
Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение коррозионной стойкости термодиффузионного цинкового покрытия и стальных изделий в целом за счет структурных изменений в поверхностном слое. Благодаря метастабильности орторомбической фазы, происходит ее быстрое окисление с образованием пассивной пленки, которая существенно уменьшает скорость коррозии.
Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне заявляемого технического решения.
Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием и технологиями), необходимыми для широкого использования предлагаемого изобретения для термодиффузионного цинкового покрытия на поверхности стальных изделий, находящихся в особо жестких условиях эксплуатации и подвергающихся атмосферной коррозии, например, в строительстве и машиностроении, в нефтедобывающей отрасли и судостроении.
Сущность заявляемого изобретения поясняется проведенными испытаниями, результаты которых представлены в таблице.
Для проведения испытаний были изготовлены образцы с предлагаемым термодиффузионным цинковым покрытием поверхности слоя дельта-фазы: железоцинковый слой толщиной от 1 мкм до 20 мкм с орторомбической структурой и с содержанием железа 5-7 вес.%.
Термодиффузионное цинковое покрытие выполняли на образцах из стали 20. Способ нанесения термодиффузионного цинкового покрытия на стальные образцы включал нагрев и выдержку вращаемого контейнера - рабочей камеры (реторты), предварительно загруженного стальными образцами и модифицированным порошком цинка.
Для получения предлагаемого термодиффузионного цинкового покрытия на поверхности стальных образцов был использован модифицированный порошок цинка по патенту RU №2170643 с содержанием цинка до 99 мас.%, имеющий поверхностную пленку из частиц оксида цинка мелкозернистой структуры. Фракционный состав модифицированного порошка цинка находился в пределах 20-90 мкм, а размер частиц активного оксида цинка в поверхностной пленке составляет от 0,03 до 0,1 мкм.
Термодиффузионное цинкование проводилось в вакууме с остаточным давлением 0,1-0,2 атм.
Диаметр рабочей камеры (реторты) 300 мм, длина - 1000 мм.
Образцы имели диаметр 30 мм, толщину 4 мм. Общий вес образцов 20 кг.
Термодиффузионное цинкование проводилось при температуре 440°C в течение 60-90 мин с выходом на заданный режим.
Получаемую толщину железоцинкового слоя с орторомбической структурой на образцах регулировали путем изменения количества модифицированного порошка цинка (от 10 до 50 кг) и скорости вращения рабочей камеры (реторты) (от 2 до 8 об/мин).
Толщину железоцинкового слоя с орторомбической структурой получили в предлагаемом диапазоне от 1 до 20 мкм. Был изготовлен для испытания образец (№1) с толщиной железоцинкового слоя с орторомбической структурой 0,5 мкм, т.е. менее 1 мкм.
Для сравнения результатов испытаний образцов с предлагаемым покрытием был изготовлен образец (№7) с покрытием, выполненным с использованием порошка для термодиффузионного цинкования стальных изделий по патенту №2016139, содержащего парооксидированный порошок цинка и магний (при соотношении компонентов, мас.%: парооксидированный порошок цинка 80-96, магний 4-20).
Результаты испытания образцов №1-7 приведены в таблице. В таблице приведены средние стационарные скорости коррозии образцов изделий с термодиффузионным цинковым покрытием различного фазового состава в 3% растворе NaCl.
Скорость коррозии определялась согласно ГОСТ 9.908-85 (СТ СЭВ 4815-84).
Таблица | ||
№ образцов испытаний | Толщина слоя орторомбической фазы, мкм | Средняя скорость коррозии, мкм/год |
Образцы с предлагаемым термодиффузионным покрытием | ||
1 | 0,5 | 13,60 |
2 | 1 | 9,0 |
3 | 3 | 8,8 |
4 | 5 | 8,0 |
5 | 10 | 7,0 |
6 | 20 | 7,0 |
7 - Образец, использующий для покрытия порошок по патенту №2016139 | 0 | 15,0 |
Содержание железа в железоцинковом слое с орторомбической структурой испытуемых образцов составляет от 5 до 7 вес.%.
Как видно из приведенных данных, предлагаемое термодиффузионное цинковое покрытие на поверхности стальных изделий, содержащее на поверхности слоя дельта- фазы железоцинковый слой толщиной от 1 мкм до 20 мкм с орторомбической структурой и с содержанием железа 5-7 вес.% (образцы №2, №3, №4, №5 и №6), обладает коррозионной стойкостью в 1,6-2,1 раза превышающей стойкость по сравнению с покрытием, использующим лучший известный порошок для термодиффузионного цинкования стальных изделий по патенту №2016139.
При толщине железоцинкового слоя с орторомбической структурой менее 1 мкм коррозионные свойства ухудшаются, по-видимому, из-за несплошности железоцинкового слоя с орторомбической структурой. Получение слоя более 20 мкм технически трудно реализуемо.
Claims (1)
- Термодиффузионное цинковое покрытие на поверхности стального изделия, содержащее последовательно расположенные слои альфа-, гамма- и дельта- фаз, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит на поверхности слоя дельта- фазы железоцинковый слой толщиной от 1 мкм до 20 мкм с орторомбической структурой и с содержанием железа 5-7 вес.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124384/02A RU2496909C1 (ru) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Термодиффузионное цинковое покрытие |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124384/02A RU2496909C1 (ru) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Термодиффузионное цинковое покрытие |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2496909C1 true RU2496909C1 (ru) | 2013-10-27 |
Family
ID=49446754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012124384/02A RU2496909C1 (ru) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Термодиффузионное цинковое покрытие |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2496909C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676340C1 (ru) * | 2017-12-04 | 2018-12-28 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Резьбовое соединение "ниппель-муфта с термодиффузионным цинковым покрытием" |
CN111349883A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-06-30 | 河南铁建铁路轨道配件有限公司 | 一种轨道配件加热粉末渗锌生产线 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2180018C1 (ru) * | 2000-12-20 | 2002-02-27 | Акционерное общество закрытого типа "Высокодисперсные металлические порошки" | Способ изготовления порошковой смеси для термодиффузионного цинкования |
EP0968066B1 (en) * | 1997-03-17 | 2004-02-25 | Levinski, Leonid | Powder mixture for thermal diffusion coating |
JP2006045592A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Nippon Steel Corp | 疲労特性に優れた鋼材およびその製造方法 |
-
2012
- 2012-06-13 RU RU2012124384/02A patent/RU2496909C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0968066B1 (en) * | 1997-03-17 | 2004-02-25 | Levinski, Leonid | Powder mixture for thermal diffusion coating |
RU2180018C1 (ru) * | 2000-12-20 | 2002-02-27 | Акционерное общество закрытого типа "Высокодисперсные металлические порошки" | Способ изготовления порошковой смеси для термодиффузионного цинкования |
JP2006045592A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Nippon Steel Corp | 疲労特性に優れた鋼材およびその製造方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
ПРОСКУРКИН Е. Защитные цинковые покрытия: сопоставительный анализ свойств, рациональные области применения. - Оборудование, 2005, No.3, с.67-75. * |
ПРОСКУРКИН Е. Защитные цинковые покрытия: сопоставительный анализ свойств, рациональные области применения. - Оборудование, 2005, №3, с.67-75. * |
ПРОСКУРКИН Е.В. Диффузионные цинковые покрытия. - М.: Металлургия, 1972, с.17-20. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676340C1 (ru) * | 2017-12-04 | 2018-12-28 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Резьбовое соединение "ниппель-муфта с термодиффузионным цинковым покрытием" |
CN111349883A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-06-30 | 河南铁建铁路轨道配件有限公司 | 一种轨道配件加热粉末渗锌生产线 |
CN111349883B (zh) * | 2020-04-24 | 2024-03-15 | 河南铁建铁路轨道配件有限公司 | 一种轨道配件加热粉末渗锌生产线 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yin et al. | Effect of Si on growth kinetics of intermetallic compounds during reaction between solid iron and molten aluminum | |
RU2496909C1 (ru) | Термодиффузионное цинковое покрытие | |
Rong et al. | Tribological performance of plasma sprayed Al2O3–Y2O3 composite coatings | |
Chen et al. | Influence of Zr on structure, mechanical and thermal properties of Cr–Al–N coatings | |
Petrova et al. | Surface modification of ferrous alloys with boron | |
Ren et al. | Effect of Ag contents on the microstructure and tribological behaviors of NbN–Ag coatings at elevated temperatures | |
Matsumoto et al. | The effect of pre-oxidation atmosphere on the durability of EB-PVD thermal barrier coatings with CoNiCrAlY bond coats | |
Chang et al. | Effects of thermal erosion and wear resistance on AISI H13 tool steel by various surface treatments | |
Wang et al. | Effect of Cu addition on microstructure and corrosion behavior of spray-deposited Zn–30Al alloy | |
Jiang et al. | Oxidation and corrosion resistance of WC coated tungsten fabricated by SPS carburization | |
Selvi et al. | Electrochemical behavior of superhard nanocomposite coatings of TiN/Si3N4 prepared by reactive DC unbalanced magnetron sputtering | |
Chen et al. | Correlation between arc evaporation of Ti–Al–N coatings and corresponding Ti0. 50Al0. 50 target types | |
Porcayo-Calderon et al. | Corrosion performance of Fe-Al intermetallic coatings in 1.0 M NaOH solution | |
Yang et al. | Manufacture, microstructure and mechanical properties of Mo–W–N nanostructured hard films | |
Khechba et al. | Study of structural and mechanical properties of tungsten carbides coatings | |
Grigore et al. | The structure and properties of VN-VCN-VC coatings deposited by a high energy ion assisted magnetron sputtering method | |
Juzoń et al. | Improving Fe3Al alloy resistance against high temperature oxidation by pack cementation process | |
Madej et al. | Corrosion, friction and wear performance of diamond–Like carbon (DLC) coatings | |
Yuelan et al. | Effect of Mo content on the structural and mechanical properties of CrMoN/MoS2 composite coatings | |
Aksöz et al. | Formation of Ti-aluminides on commercially pure Ti via the hot-dipping aluminizing process | |
Ekmekçiler et al. | Hard boride coating on iron aluminide (FeAl) | |
Murakami et al. | Microstructure and tribological properties of gray cast iron specimens coated by aluminizing, boronizing, chromizing and siliconizing | |
Suwattananont et al. | Surface treatment with boron for corrosion protection | |
Ma et al. | Fabrication of n-SiO2 Reinforced Al2O3 Composite Coatings on 7A52 Aluminium Alloy by Micro-arc Oxidation | |
RU2401320C1 (ru) | Способ цинкования стальных деталей |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140614 |